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Energia OTTOBRE 2022 AUTOMAZIONE OGGI 441 | 81 Foto fonte Pixabay trasmissione e nelle centrali elettriche finaliz- zati appunto a soddisfare questa domanda, il collasso (blackout) della rete locale potrebbe diventare un fenomeno molto comune. Nell’ar- ticolo viene analizzata la situazione attuale re- lativa alla ricarica dei veicoli elettrici e saranno indicati i livelli di energia che potrebbero esse- re richiesti in un futuro abbastanza prossimo. In seguito verrà mostrato come sarebbe possibile soddisfare questa richiesta di energia in modo pratico, sostenibile e valido dal punto di vista commerciale. Ricarica dei veicoli elettrici: la situazione attuale L’infrastruttura di ricarica in alternata (AC), utilizzata attualmente nelle installazioni pub- bliche e private, si differenzia in funzione della quantità di potenza erogata. I caricatori in AC di livello 1 operano a 120 V (2 kW max), men- tre quelli di livello 2 operano a 240 V e possono erogare una potenza massima di 20 kW. In en- trambi i casi, la conversione della potenza, da alternata a continua, ha luogo nel caricatore di bordo (OBC - On Board Charger) del veicolo e non nel wall-box (che svolge essenzialmente funzioni di misura e di protezione). A causa dei vincoli in termini di costo, dimensioni e peso, il caricatore di bordo ha una potenza nominale solitamente non superiore a circa 20 kW. Nel caso venga utilizzata la ricarica in DC (invece di quella in AC), l’operazione può essere effettuata a livelli di potenza decisamente più elevati. I caricatori in DC di livello 3 supportano tensioni fino a 450 V (150 kWmax), valore che sale fino a 800 V per i più recenti super-caricatori (in que- sto caso la potenza massima erogata è di 350 kW). Per ragioni di sicurezza il limite superiore della tensione è stato fissato in 1.000 V quando la presa di ricarica è collegata al veicolo. Nella ricarica in DC, la conversione di potenza viene eseguita nella colonna di ricarica (charging pile) e quindi la corrente (DC) viene erogata diretta- mente alla batteria dell’auto. In quest’ultimo caso sul veicolo non è richiesta la presenza di un OBC, con conseguente diminuzione del peso e aumento dello spazio a disposizione. Le future richieste Nel momento in cui aumenta il numero dei veicoli elettrici circolanti su strada, gli automo- bilisti si aspettano di poter ricaricare i propri mezzi in tempi più brevi. Si prenda ora in con- siderazione il seguente scenario di ricarica, che potrebbe tramutarsi in realtà nell’arco del pros- simo decennio. In una stazione di ricarica posta lungo un’arteria stradale che dispone di 5 co- lonnine di ricarica in DC, si fermano 5 auto che effettuano contemporaneamente la ricarica. Si supponga che ciascun veicolo abbia una bat- teria da 100 kWh che è già carica al 25% e i ri- spettivi conducenti vorrebbero ricaricare il loro veicolo al 75% in 15 minuti. In una situazione di questo tipo, la quantità totale di potenza che la rete elettrica dovrà erogare alla stazione si ricarica sarà pari a: 5* (75%-25%) *100 kWh/0,25 h = 1 MW La rete che fornisce potenza alla stazione di ricarica dovrebbe essere in grado di gestire questi picchi intermittenti di 1 MW e ciò ha diverse implicazioni per l’infrastruttura che deve erogare tale potenza. In primo luogo, sa- rebbero necessari stadi per la correzione attiva del fattore di potenza (PFC) complessi e ad alta efficienza, per assicurare che la frequenza della rete non venga influenzata e rimanga stabile ed efficiente. In secondo luogo, bisognerebbe ricorrere a costosi trasformatori per collegare la stazione di ricarica a bassa tensione alla rete che opera a tensione più elevata, mentre i cavi che trasportano la potenza dalla centrale elet- trica alla stazione di ricarica dovrebbero essere dimensionati inmodo adeguato per supportare i livelli di corrente che vengono erogati. Senza dimenticare che veicoli con batterie di capacità più elevate potrebbero richiedere potenze di picco ancora superiori. Colmare il divario grazie al fotovoltaico Una soluzione più semplice ed economica, che evita la necessità di installare nuove line di trasmissione e trasformatori di grandi dimen- sioni, prevede il ricorso alla potenza generata localmente da fonti di energie rinnovabili come il fotovoltaico o l’eolico. Tali fonti sono intrin- secamente intermittenti ma, se gestite con attenzione, potrebbero essere utilizzate per soddisfare le richieste intermittenti di energia che la rete deve soddisfare per gestire la ricarica dei veicoli elettrici. Il prezzo dell’energia foto- voltaica (PV) è diminuito in misura pari a circa l’80% nel corso dell’ultimo decennio e ciò ha sicuramente contribuito alla continua crescita dei sistemi che sfruttano energie rinnovabili, la cui diffusione è anche dovuta alla necessità di cercare di ridurre le emissioni di anidride car- bonica. Al giorno d’oggi l’energia fotovoltaica rappresenta meno del 5% dell’elettricità gene- rata a livello globale, ma questa percentuale è destinata a crescere in futuro fino a rappresen- tare oltre un terzo dell’energia prodotta entro il 2050. La crescita dell’energia fotovoltaica avrà un impatto sulle modalità di produzione e consumo dell’elettricità: le centrali elettriche L’uso di veicoli elettrici prevede anche un utilizzo e una presenza sempre più elevata di colonnine di ricarica